agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2023.24.6.1029-1037agronauka-1488Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: ЗООТЕХНИЯОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: ZOOTECHNYНизкотемпературное воздействие в раннем эмбриогенезе как метод повышения общей резистентности организма цыплят к инфекционным заболеваниямLow-temperature exposure in early embryogenesis as a way of increasing the resistance of chicks to infectious diseaseshttps://orcid.org/0000-0002-1618-6271ФедороваЕ. С.FedorovaE. S.

Федорова Елена Сергеевна, кандидат биол. наук, старший научный сотрудник отдела генетики, разведения и сохранения генетических ресурсов сельскохозяйственных птиц

д. 55а, Московское шоссе, г. Пушкин, г. Санкт-Петербург, 196601

Elena S. Fedorova, PhD in Biology, senior researcher, the Department of genetics, breeding and conservation of genetic resources of farm birds

Moscow Shosse, 55a, Pushkin, St. Petersburg, 196601

Osot2005@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9504-3916СтанишевскаяО. И.StanishevskayaO. I.

Станишевская Ольга Игоревна, доктор биол. наук, зав. отделом генетики, разведения и сохранения генетических ресурсов сельскохозяйственных птиц

д. 55а, Московское шоссе, г. Пушкин, г. Санкт-Петербург, 196601

Olga I. Stanishevskaya, DSc in Biology, Head of the Department of genetics, breeding and conservation of genetic resources of farm birds

Moscow Shosse, 55a, Pushkin, St. Petersburg, 196601

spbvniigen@mail.ruВсероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста»РоссияRussian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding – Branch of the L.K. Ernst Federal Research Center for Animal HusbandryRussian Federation20231612202324610291037Copyright © Федорова Е.С., Станишевская О.И., 20232023Федорова Е.С., Станишевская О.И.Fedorova E.S., Stanishevskaya O.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/1488

Статья посвящена проблеме повышения общей резистентности цыплят к инфекционным заболеваниям в первые 3 недели жизни технологическими методами. В качестве фактора воздействия предложено дозированное низкотемпературное воздействие на эмбрион в чувствительный период раннего эмбриогенеза; в качестве тестового вируса при экспериментальном заражении эмбрионов использован вирус гриппа. Установлено, что у эмбрионов, подвергшихся охлаждению, титр вируса был достоверно ниже в 1,5-12,0 раз (P < 0,001) по сравнению с контролем, что свидетельствует о снижении репликативной активности вирусных штаммов у эмбрионов данной группы. В куриных эмбрионах русской белоснежной породы с охлаждением наблюдали снижение инфекционной активности вируса гриппа А на 11,5 %, вируса инфекционного бронхита кур – на 3,6-6,9 % в зависимости от породной принадлежности эмбрионов. Уровень общей резистентности организма цыплят опытной группы к заболеваниям бактериальной этиологии отмечен выше, о чем свидетельствует более высокая сохранность молодняка в первые 3 недели жизни (на 1,0 % выше, чем в контроле) и более высокий индекс бурсы у 12-суточных цыплят (на 8,5-9,0 % выше, чем в контроле). Выводимость яиц опытной группы была на 4,5 % выше, чем в контроле. Полученные эффекты, как результат гипотермического воздействия в данный чувствительный период эмбриогенеза, могут быть объяснены индуцированием выработки эмбрионом стрессовых белков теплового и холодового шока, которые, в свою очередь, активируют врожденные противовирусные реакции, обусловленные главным комплексом гистосовместимости. Однако данный вопрос требует дополнительного изучения с привлечением методов молекулярной генетики, поскольку предполагаемые механизмы, обуславливающие повышение иммунобиологического статуса эмбрионов в ответ на низкотемпературное воздействие, нуждаются в подтверждении.

The article is devoted to the problem of increasing the resistance of chicks from hatching to the age of 3 weeks to infectious diseases by technological methods. Dosed low-temperature exposure to the embryo during the sensitive period of early embryogenesis was proposed as an impact factor; influenza vaccine virus was used as a test virus for experimental infection of embryos. It was found that in the embryos after cooling, the titer of the virus was significantly lower by 1.5-12.0 times (p<0.001) compared with the control. This fact indicates a decrease in the replicative activity of viral strains in embryos of this group. In chicken embryos of Russian Snow-White breed after cooling, there was a decrease in the infectious activity of the influenza A virus by 11.5 %, as well as a decrease in the infectious activity of the infectious bronchitis virus by 3.6-6.9 %, depending on the breed of the embryos. The level of chick resistance in the experimental group to diseases of bacterial etiology was also higher, as evidenced by the higher safety of 3-week-old chicks (0.8-1.1 % higher than in the control) and a higher bursa index in 12-day-old chicks (8.5-9.0 % higher than in the control). The hatchability of eggs of the experimental group was also 4.5 % higher than in the control. The effects obtained as a result of hypothermic exposure during this sensitive period of embryogenesis can be explained by inducing the production of heat and cold shock proteins by the embryo, which, in turn, activate innate antiviral reactions caused by major histocompatibility complex. However, this issue requires additional study with the involvement of molecular genetics methods, since the supposed mechanisms that cause an increase in resistance in response to low-temperature exposure in early ontogenesis need to be confirmed.

куриный эмбрионинфекционная активностьвирус гриппавирус инфекционного бронхита курглавный комплекс гистосовместимостибелки теплового шокаchicken embryoinfectious activityinfluenza virusinfectious bronchitis virus of chickenmajor histocompatibility complexheat shock proteinsРабота выполнена при поддержке Минобрнауки России в рамках Государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста» (тема № 121052600357-8). Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The Russian Federation within the state assignment of the L.K. Ernst Federal Research Center for Animal Husbandry (theme No. 121052600357-8). The authors thank the reviewers for their contribution to the expert evaluation of this work.ReferencesSomes R. G. International Registry of Poultry Genetic Stocks. The University of Connecticut Storrs, 1988. 98 p. URL: http://digitalcommons.uconn.edu/saes/29Somes R. G. International Registry of Poultry Genetic Stocks. The University of Connecticut Storrs, 1988. 98 p. URL: http://digitalcommons.uconn.edu/saes/29Gul H., Habib G., Khan I. M., Rahman S. U., Khan N. M., Wang H., Khan N. U., Liu Y. Genetic resilience in chickens against bacterial, viral and protozoal pathogens. Frontiers in Veterinary Science. 2022;9:1032983. DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2022.1032983Gul H., Habib G., Khan I. M., Rahman S. U., Khan N. M., Wang H., Khan N. U., Liu Y. Genetic resilience in chickens against bacterial, viral and protozoal pathogens. Frontiers in Veterinary Science. 2022;9:1032983. DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2022.1032983Kheimar A., Klinger R., Bertzbach L. D., Sid H., Yu Y., Conradie A. M., Schade B., Böhm B., Preisinger R., Nair V., Kaufer B. B., Schusser B. A Genetically Engineered Commercial Chicken Line Is Resistant to Highly Pathogenic Avian Leukosis Virus Subgroup J. Microorganisms. 2021;9(5):1066. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9051066Kheimar A., Klinger R., Bertzbach L. D., Sid H., Yu Y., Conradie A. M., Schade B., Böhm B., Preisinger R., Nair V., Kaufer B. B., Schusser B. A Genetically Engineered Commercial Chicken Line Is Resistant to Highly Pathogenic Avian Leukosis Virus Subgroup J. Microorganisms. 2021;9(5):1066. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9051066Koslová A., Trefil P., Mucksová J., Reinišová M., Plachý J., Kalina J., Kučerová D., Geryk J., Krchlíková V., Lejčková B., Hejnar J. Precise CRISPR/Cas9 editing of the NHE1 gene renders chickens resistant to the J subgroup of avian leukosis virus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2020;117(4):2108-2112. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1913827117Koslová A., Trefil P., Mucksová J., Reinišová M., Plachý J., Kalina J., Kučerová D., Geryk J., Krchlíková V., Lejčková B., Hejnar J. Precise CRISPR/Cas9 editing of the NHE1 gene renders chickens resistant to the J subgroup of avian leukosis virus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2020;117(4):2108-2112. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1913827117Challagulla A., Jenkins K. A., O'Neil T. E., Shi S., Morris K. R., Wise T. G., Paradkar P. N., Tizard M. L., Doran T. J., Schat K. A. In Vivo Inhibition of Marek's Disease Virus in Transgenic Chickens Expressing Cas9 and gRNA against ICP4. Microorganisms. 2021;9(1):164. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9010164Challagulla A., Jenkins K. A., O'Neil T. E., Shi S., Morris K. R., Wise T. G., Paradkar P. N., Tizard M. L., Doran T. J., Schat K. A. In Vivo Inhibition of Marek's Disease Virus in Transgenic Chickens Expressing Cas9 and gRNA against ICP4. Microorganisms. 2021;9(1):164. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9010164McGrew M. J., Sherman A., Ellard F. M., Lillico S. G., Gilhooley H. J., Kingsman A. J., Mitrophanous K. A., Sang H. Efficient production of germline transgenic chickens using lentiviral vectors. EMBO Reports. 2004;5(7):728-733. DOI: https://doi.org/10.1038/sj.embor.7400171McGrew M. J., Sherman A., Ellard F. M., Lillico S. G., Gilhooley H. J., Kingsman A. J., Mitrophanous K. A., Sang H. Efficient production of germline transgenic chickens using lentiviral vectors. EMBO Reports. 2004;5(7):728-733. DOI: https://doi.org/10.1038/sj.embor.7400171Barjesteh N., O'Dowd K., Vahedi S. M. Antiviral responses against chicken respiratory infections: Focus on avian influenza virus and infectious bronchitis virus. Cytokine. 2020;127:154961. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cyto.2019.154961Barjesteh N., O'Dowd K., Vahedi S. M. Antiviral responses against chicken respiratory infections: Focus on avian influenza virus and infectious bronchitis virus. Cytokine. 2020;127:154961. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cyto.2019.154961Schilling M. A., Katani R., Memari S., Cavanaugh M., Buza J., Radzio-Basu J., Mpenda F. N., Deist M. S., Lamont S. J., Kapur V. Transcriptional Innate Immune Response of the Developing Chicken Embryo to Newcastle Disease Virus Infection. Frontiers in Genetics. 2018;9:61. DOI: https://doi.org/10.3389/fgene.2018.00061Schilling M. A., Katani R., Memari S., Cavanaugh M., Buza J., Radzio-Basu J., Mpenda F. N., Deist M. S., Lamont S. J., Kapur V. Transcriptional Innate Immune Response of the Developing Chicken Embryo to Newcastle Disease Virus Infection. Frontiers in Genetics. 2018;9:61. DOI: https://doi.org/10.3389/fgene.2018.00061Kaufman J., Salomonsen J. The "minimal essential ГКГ" revisited: both peptide-binding and cell surface expression level of ГКГ molecules are polymorphisms selected by pathogens in chickens. Hereditas. 1997;127(1-2):67-73. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1601-5223.1997.t01-1-00067.xKaufman J., Salomonsen J. The "minimal essential ГКГ" revisited: both peptide-binding and cell surface expression level of ГКГ molecules are polymorphisms selected by pathogens in chickens. Hereditas. 1997;127(1-2):67-73. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1601-5223.1997.t01-1-00067.xTorigoe T., Tamura Y., Sato N. Heat shock proteins and immunity: application of hyperthermia for immunomodulation. International Journal of Hyperthermia. 2009;25(8):610-616. DOI: https://doi.org/10.3109/02656730903315831Torigoe T., Tamura Y., Sato N. Heat shock proteins and immunity: application of hyperthermia for immunomodulation. International Journal of Hyperthermia. 2009;25(8):610-616. DOI: https://doi.org/10.3109/02656730903315831Stewart G. R., Young D. B. Heat-shock proteins and the host-pathogen interaction during bacterial infection. Current Opinion in Immunology. 2004;16(4):506-510. DOI: https://doi.org/10.1016/j.coi.2004.05.007Stewart G. R., Young D. B. Heat-shock proteins and the host-pathogen interaction during bacterial infection. Current Opinion in Immunology. 2004;16(4):506-510. DOI: https://doi.org/10.1016/j.coi.2004.05.007Zhao F. Q., Zhang Z. W., Qu J. P., Yao H. D., Li M., Li S., Xu S. W. Cold stress induces antioxidants and HSPs in chicken immune organs. Cell Stress and Chaperones. 2014;19(5):635-648. DOI: https://doi.org/10.1007/s12192-013-0489-9Zhao F. Q., Zhang Z. W., Qu J. P., Yao H. D., Li M., Li S., Xu S. W. Cold stress induces antioxidants and HSPs in chicken immune organs. Cell Stress and Chaperones. 2014;19(5):635-648. DOI: https://doi.org/10.1007/s12192-013-0489-9Станишевская О. И., Федорова Е. С. Сравнительная оценка особенностей стресс-реактивности организма кур русской белой породы с мутацией sw+ и амрокс на условия гипотермии в эмбриональном и раннем постнатальном периодах онтогенеза. Сельскохозяйственная биология. 2019;54(6):1135-1143. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.6.1135rus EDN: JIVYWRСтанишевская О. И., Федорова Е. С. Сравнительная оценка особенностей стресс-реактивности организма кур русской белой породы с мутацией sw+ и амрокс на условия гипотермии в эмбриональном и раннем постнатальном периодах онтогенеза. Сельскохозяйственная биология. 2019;54(6):1135-1143. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.6.1135rus EDN: JIVYWRStanishevskaya O. I., Fedorova E. S. Comparative evaluation of the peculiarities of stress reactivity of the Russian white breed chicken with sw+ mutation and Amrox in hypothermia conditions during embryonal and early postnatal periods of ontogenesis. Sel'skokhozyaystvennaya biologiya = Agricultural Biology. 2019;54(6):1135-1143. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.6.1135rusStanishevskaya O. I., Fedorova E. S. Comparative evaluation of the peculiarities of stress reactivity of the Russian white breed chicken with sw+ mutation and Amrox in hypothermia conditions during embryonal and early postnatal periods of ontogenesis. Sel'skokhozyaystvennaya biologiya = Agricultural Biology. 2019;54(6):1135-1143. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.6.1135rusDe Maio A., Vazquez D. Extracellular heat shock proteins: a new location, a new function. Shock. 2013;40(4):239-246. DOI: https://doi.org/10.1097/SHK.0b013e3182a185abDe Maio A., Vazquez D. Extracellular heat shock proteins: a new location, a new function. Shock. 2013;40(4):239-246. DOI: https://doi.org/10.1097/SHK.0b013e3182a185abHabich C., Burkart V. Heat shock protein 60: regulatory role on innate immune cells. Cellular and Molecular Life Sciences. 2007;64(6):742-751. DOI: https://doi.org/10.1007/s00018-007-6413-7Habich C., Burkart V. Heat shock protein 60: regulatory role on innate immune cells. Cellular and Molecular Life Sciences. 2007;64(6):742-751. DOI: https://doi.org/10.1007/s00018-007-6413-7

The authors declare that there are no conflicts of interest present.